一种无动力漂浮式洋流发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种无动力漂浮式洋流发电系统，它的特点是包括基台，基台的下方有依次连接的聚流管道、水轮机管道和尾流管道。基台底部连接有浮筒，浮筒四周有浮力舱。水轮机管道从浮筒内穿过，且水轮机管道下方的浮筒内有隔板。浮筒内有输变电装置、水轮机和发电机，发电机的输出端子与输变电装置相连，发电机的输入轴与水轮机的转轴相连。水轮机含有筒状外壳，转轴位于筒状外壳的轴线上，转轴上沿周向均布有多排勺形水斗。筒状外壳的下侧加工有开口，水轮机管道上壁上有开口，筒状外壳的开口与水轮机管道的开口间呈密封连接。这种发电系统，不仅制造成本低，而且其发电量较高，能够达到大功率的要求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发电装置。具体说，是利用水流(特别是洋流)进行发电的无动力漂浮式的发电系统。
技术介绍
众所周知，地球的表面被大面积的海洋所覆盖，而在风力和其它动力的推动下，海水长年循着一定的路线周而复始的运动着，这就形成了洋流，洋流的规模要远远大于陆地上江河湖泊中的河流，它是一种取之不尽、用之不竭的绿色环保资源。近些年来，为了减少地球能源的过渡开发和利用，世界各国都比较重视利用绿色环保资源来进行发电，这其中就包括洋流发电。传统的洋流发电系统包括一个立柱，立柱的下端固定在海底，立柱的中上部安装有一个横臂，该横臂与立柱垂直，其两端伸出在立柱两侦U。在横臂两端均安装有水轮机和发电机，水轮机的转轴与发电机的输入轴相连。运行时，由洋流推动水轮机旋转，再由水轮机带动发电机工作，从而进行发电。虽然利用这种洋流发电装置可以发电，但由于洋流的流速较慢，通常在I米/秒以下，功率密度小，要想提高单机的发电量，就必须将水轮机的叶片做得非常大。这样，用来支撑水轮机和电机的立柱也要粗大，而在海底设置立柱，须先在海底打桩后才能安装立柱，这就使得施工难度增加，制造成本上升。而且，由于受到海洋生态系统的影响和水轮机强度的限制，水轮机的叶片尺寸不能无限制的增加，即便将其尺寸做的非常大，也只能将洋流I米/秒流速所携带的动能进行简单的转换，从而产生电能，这种发电量非常有限，无法实现大功率的要求。
技术实现思路
本技术要解决的问题是提供一种无动力漂浮式洋流发电系统。这种发电系统，不仅制造成本低·，而且其发电量较高，能够达到大功率的要求。为解决上述问题，采取以下技术方案:本技术的无动力漂浮式洋流发电系统的特点是包括基台，基台的下方有水平布置的洋流管道。所述洋流管道包括聚流管道、水轮机管道和尾流管道，聚流管道和尾流管道均为斗状，它们口径较小的一端分别于水轮机管道的两端相连接，聚流管道口径较大的一端为洋流入口，尾流管道口径较大的一端为尾流出口。所述基台底部连接有竖向布置的浮筒，浮筒对应的基台上有舱口，舱口上有盖板，基台底部除浮筒以外的位置有浮力舱，浮力舱的高度小于浮筒的长度。所述水轮机管道从浮筒内穿过，且水轮机管道的外壁与浮筒的筒壁间呈密封固定连接，水轮机管道下方的浮筒内有隔板，隔板四周与浮筒内壁间呈密封固定连接。所述浮筒内在隔板上方设有输变电装置、水轮机和发电机，发电机的输出端子借助电缆与输变电装置相连，发电机的输入轴与水轮机的转轴间通过变速箱相连。所述水轮机含有横向布置的筒状外壳，该筒状外壳呈封闭状，水轮机的转轴位于筒状外壳的轴线上，转轴上沿周向均布有多排勺形水斗，每排勺形水斗均沿转轴轴向排布。所述筒状外壳的下侧加工有贯通其长度的开口，浮筒内的那段水轮机管道上壁上有开口，筒状外壳的开口四周与水轮机管道的开口四周间呈密封固定连接，使得勺形水斗通过该开口伸入水轮机管道内并使水轮机的转轴与水轮机管道的纵向相垂直。本技术的进一步改进方案是浮筒和水轮机均至少有两个，浮筒呈并排状连接在基台底部，所述水轮机管道从所有浮筒内穿过，且每个浮筒内的那段水轮机管道上均连接有水轮机。采用多级水轮机串联的方式，可对做功后的洋流尾流进行再利用，使其再次对后一级的水轮机做功，将其所携带的动能进一步转化为电能，从而实现洋流动能的充分利用。本技术的进一步改进方案是所述水轮机管道至少有两个，它们的一端呈并排状连接在聚流管道口径较小的一端，它们的另一端均连接有尾流管道。所述至少两个水轮机管道呈并排状穿过浮筒，且浮筒内的每个水轮机管道上均连接有水轮机。多水轮机管道设置，可进一步缩小每个水轮机管道内的横截面积，减少乱流现象的发生，且可以仅在相邻两个水轮机管道上对应的水轮机间连接一个发电机，从而使得该发电系统沿纵向中心线左右对称，确保系统的平衡性。本技术的进一步改进方案是所述浮筒内在隔板上方还设有空压机，空压机的出气口通过管道与所述水轮机筒状外壳的内腔上部相连通。这样，可以通过空压机为水轮机筒状外壳的内腔上部提供压缩空气，使得洋流在流经水轮机时，其高度适中不超过水轮机管道的高度，从而避免筒状外壳内的页面上升而阻碍勺形水斗绕转轴转动。本技术的进一步改进方案是所述浮筒外侧固定有绞盘，绞盘上绕有缆索，缆索一端连接在绞盘上，另一端连有锚。利用缆索将锚放入海底，使其勾住海床，可以使该发电系统呈相对固定的漂浮在既定位置，利用漂浮的缓冲作用减小海水和风力的冲击对系统造成的损坏，增加其使用寿命。本技术的进一步改进方案是所述水轮机管道与聚流管道连接的一端设有阀门，该阀门可控制水轮机管道的开合。利用该阀门控制进入系统内的洋流，即可控制发电机的启闭，避免无输出状态时的发电机空转，从而增加发电机的使用寿命。本技术的进一步改进方案是所述洋流入口的上端连接有导流板，该导流板与洋流入口连接的一端低于另一端。所述导流板的两侧边与洋流入口的竖向两边间分别连接有侧板。通过该导流板可以将上层流速较高的洋流导入到聚流管道中，进一步增加管道内洋流的流速，提高系统发电量。本技术的进一步改进方案是所述聚流管道、尾流管道均通过拉杆与基台呈固定连接。这样，可增加聚流管道、尾流管道与水轮机管道的连接刚性，使它们不易受海水冲击而变形，从而增加系统的使用寿命。本技术的进一步改进方案是所述浮力舱的数量不少于两个，它们布满在基台底部。所述基台上有开口，开口上有舱盖。基台上开口的数量不多于浮力舱的数量，且开口均至少与一个浮力舱相连通。在部分浮力舱出现损坏进水的情况下，整个基台不会全部进水而使得系统沉没。而且，维修人员可通过舱盖和开口进入损坏的浮力舱，对其进行维修。本技术的更进一步改进方案是所述聚流管道的洋流入口端有滤网。通过该滤网可拦截海洋生物或其它物质进入洋流管道内，从而避免发电系统洋流管道的堵塞或损坏，在不影响海洋生态系统的同时，增加了系统的使用寿命。采取上述 方案，具有以下优点:由于本技术的无动力漂浮式洋流发电系统的洋流管道的入口端采用斗状的聚流管道，且聚流管道洋流入口端的口径大于另一端，因此，当洋流进入聚流管道后，其流动截面不断缩小，即利用狭管效应将进入该管道的洋流自身巨大的静压强所具有的势能转换成洋流的动能，从而增加洋流的流速，极大的提升了洋流动能的功率密度。如果洋流入口处的横截面面积是聚流管道与水轮机管道连接端横截面面积的10倍的话，那么洋流在流动过程中，其流动速度将增加至原来的10倍，由于功率密度与速度的三次方成正比，即功率密度增加至原来的1000倍，在面积缩小到1/10之一的情况下，总功率增加至洋流入口处的100倍，从而大大提高了系统发电量，其可满足大功率的设计要求。与此同时，利用增加洋流流速的方式来提高发电量，可缩小水轮机尺寸，进而缩小发电系统整体的体积，而且采用漂浮式的结构也可避免在海底安装立柱带来的施工困难，从而可大大降低洋流发电系统的制造成本。附图说明图1是本技术的无动力漂浮式洋流发电系统结构示意图。具体实施方式如图1所示，本技术的无动力漂浮式洋流发电系统包括基台1，基台I的下方有水平布置的洋流管道。洋流管道包括聚流管道11、水轮机管道14和尾流管道4，聚流管道11和尾流管道4均为斗状，聚流管道11 口径较大的一端为洋流入口 10，即聚流管道11自洋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无动力漂浮式洋流发电系统，其特征在于包括基台（1），基台（1）的下方有水平布置的洋流管道；所述洋流管道包括聚流管道（11）、水轮机管道（14）和尾流管道（4），聚流管道（11）和尾流管道（4）均为斗状，它们口径较小的一端分别于水轮机管道（14）的两端相连接，聚流管道（11）口径较大的一端为洋流入口（10），尾流管道（4）口径较大的一端为尾流出口（19）；所述基台（1）底部连接有竖向布置的浮筒（13），浮筒（13）对应的基台（1）上有舱口，舱口上有盖板（5），基台（1）底部除浮筒（13）以外的位置有浮力舱（7），浮力舱（7）的高度小于浮筒（13）的长度；所述水轮机管道（14）从浮筒（13）内穿过，且水轮机管道（14）的外壁与浮筒（13）的筒壁间呈密封固定连接，水轮机管道（14）下方的浮筒（13）内有隔板（6），隔板（6）四周与浮筒（13）内壁间呈密封固定连接；所述浮筒（13）内在隔板（6）上方设有输变电装置、水轮机和发电机，发电机的输出端子借助电缆与输变电装置相连，发电机的输入轴与水轮机的转轴间通过变速箱相连；所述水轮机含有横向布置的筒状外壳（15），该筒状外壳（15）呈封闭状，水轮机的转轴位于筒状外壳（15）的轴线上，转轴上沿周向均布有多排勺形水斗（16），每排勺形水斗（16）均沿转轴轴向排布；所述筒状外壳（15）的下侧加工有贯通其长度的开口，浮筒（13）内的那段水轮机管道（4）上壁上有开口，筒状外壳（15）的开口四周与水轮机管道（14）的开口四周间呈密封固定连接，使得勺形水斗（16）通过该开口伸入水轮机管道（14）内并使水轮机的转轴与水轮机管道（14）的纵向相垂直。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇强，姚伯龙，谢玉琪，杨伟涛，张红旭，
申请(专利权)人：江苏中蕴风电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：